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Rumen physiology constrains diet niche: linking digestive physiology and food selection across wild ruminant species

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Abstract:

We propose a hypothesis for digestive constraints on the browsing and grazing options available to ruminants: that the diet-niche range (maximum and minimum grass intake) of a species is dependent upon its predisposition to stratified rumen contents, based on observations that this characteristic is a critical step towards enhanced fibre digestion and greater fluid throughput. We compare a physiological (heterogeneity of ingesta fluid content) and an anatomical (the intraruminal papillation pattern) measure with dietary evidence for a range of African and temperate species. Both measures are strongly related to the mean percentage of grass in species’ natural diets, as well as to the maximum and minimum levels of grass intake, respectively. The nature of these effects implies a stratification-level threshold, below which a species will not use a grass-based diet, but above which grass consumption can increase exponentially. However, above this threshold, a minimum percentage of grass in the diet is a prerequisite for optimal performance. We argue that this second constraint is crucial, as it depicts how a greater fluid throughput reduces potential for detoxification of plant secondary compounds, and therefore limits the maximum amount of browse a stratifying species will consume.

Nous proposons une hypothèse concernant les contraintes digestives affectant les options de broutage et de pâturage des ruminants, qui veut que l’étendue de la niche alimentaire (ingestions minimale et maximale d’herbes) d’une espèce dépende de sa prédisposition à avoir un contenu stratifié du rumen; elle est basée sur l'observation que cette caractéristique est une étape critique pour une digestion améliorée des fibres et un passage accéléré des fluides. Nous comparons deux mesures, l’une physiologique (hétérogénéité du contenu liquide des matières ingérées) et l’autre anatomique (le patron des papilles dans le rumen), avec des données alimentaires pour une variété d’espèces d’Afrique et des régions tempérées. Il existe une forte relation entre ces deux mesures et le pourcentage moyen d’herbes dans le régime alimentaire des espèces, de même que respectivement avec les valeurs minimale et maximale d’ingestion d’herbes. La nature de ces effets implique l’existence d’un niveau seuil de stratification, sous lequel une espèce ne possède pas un régime alimentaire à base d’herbes et au-dessus duquel la consommation d’herbes peut augmenter de façon exponentielle. Cependant, au-dessus de ce seuil, un pourcentage minimal d’herbes dans le régime est nécessaire pour une performance optimale. Nous croyons que cette seconde contrainte est essentielle, car elle montre comment un passage accru des fluides réduit le potentiel de détoxification des produits secondaires des plantes et ainsi limite la quantité maximale de brout qu’une espèce qui fait de la stratification va consommer.

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2010

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nrc/cjz/2010/00000088/00000011/art00011
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